Verständnisfrage zu Bits und Hertzen

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Matthias-S

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Hallo Ihr Weisen,

ich hoffe, Ihr verzeiht einem Ungebildeten eine Grundsatzfrage...

Angenommen ich versuche mich an einem Projekt, dass als Endergebnis eine 44,1 kHz 16 Bit Audio-CD-Datei haben soll. Dann verstehe ich, dass ich die Rohdaten besser in 24 Bit aufnehme und bearbeite, dadurch errreiche ich zu einem beliebigen (Sample-) Zeitpunkt eine größere Genauigkeit und vermeide Summenfehler bei der Bearbeitung. Durch den höheren Dynamikumfang werden auch leisere Anteile sauber aufgenommen und können intern gezielt angehoben werden. Bei der Umwandlung in 16 Bit werden dann einfach die letzten 8 Bit abgeschnitten, so wie ein Taschenrechner intern mit einer höheren Genauigkeit arbeitet, als das Display anzeigt.

Aber wie ist das mit 96 kHz? Klar kann ich mir vorstellen, dass dadurch die interne Bearbeitung verbessert wird und der höhere Frequenzbereich theoretisch eine Verbesserung darstellt. Aber 96 ist ein ungradzahliges Vielfaches von 44,1, d.h. bei der Umwandlung in die Ausgabedatei müssen doch die Werte interpoliert werden, wodurch sich unvermeidich Fehler einstellen sollten.

Da frag ich mich doch, ob 96 kHz für spätere CD-Aufnahmen überhaupt einen Vorteil darstellt (hat natürlich nichts damit zu tun, dass mein Equipment eh nur 44,1 kHz unterstützt :-D )

Euch allen einen schönen Tag

Matthias
 
Matthias-S schrieb:
Bei der Umwandlung in 16 Bit werden dann einfach die letzten 8 Bit abgeschnitten, so wie ein Taschenrechner intern mit einer höheren Genauigkeit arbeitet, als das Display anzeigt.

So ganz einfach geht es nicht, denn dann würde der Sound darunter leiden. In der Praxis dithert man beim Runterechnen (z.B. mit dem UV22) und erreicht so eine Konvertierung ohne Verlust 8zumindest klangmässig)

Aber wie ist das mit 96 kHz? Klar kann ich mir vorstellen, dass dadurch die interne Bearbeitung verbessert wird und der höhere Frequenzbereich theoretisch eine Verbesserung darstellt. Aber 96 ist ein ungradzahliges Vielfaches von 44,1, d.h. bei der Umwandlung in die Ausgabedatei müssen doch die Werte interpoliert werden, wodurch sich unvermeidich Fehler einstellen sollten.

Genau so ist es. Nicht dass nur mehr Daten bei der Aufnahme erzeugt werde, auch das spätere nötige Konvertieren erzeugt im Prinzip mehr Verlust, als die höhre Sampling-Rate an Qualität überhaupt bringen würde.

Deshalb: immer mit 24 Bit und 44.1 kHz aufnehmen, wenn das Endprodukt eine Audio-CD sein soll.
 
Hi,

also erstmal zum Bit-Runterrechnen: die schlechten Programmen schneiden einfach die 8 niederwertigsten Bits ab, gute Algorithmen interpolieren das Ganze (bei den schlechten Teilen werden halt alle Werte, die zwischen -256 und +255 liegen einfach auf 0 gesetzt).

Zu den 96kHz: das ist so eine Glaubensfrage. Ich bin der Ansicht, daß es, vor allem in Anbetracht der "Kosten" (Festplattenplatz, Prozessorbelastung...) nicht genug bringt, um es umzusetzen. Einfach gesagt: Laut Nyquist-Theorem (man verzeihe mir, falls ich das falsch geschrieben habe) kann bei digitaler Tonspeicherung maximal eine Frequenz abgebildet werden, die knapp unter der halben Samplerate liegt. Für 44.1 kHz wären das so um die 20 kHz Ton, bei 96 kHz mindestens 45 kHz. Da sieht man auch gleich das Problem: erstens hört kein Mensch 45 kHz, und zweitens ist wohl kaum ein Mikro oder Lautsprecher in der Lage, so hohe Töne aufzunehmen bzw. wiederzugeben.
 
Ich hab zwar jetzt auch nicht so die Ahnung wie Sampleraten rein mathematisch von den ganzen Programmen konvertiert werden, aber bei einer Reduzierung muß eigentlich nichts interpoliert werden sondern nur bei einer Erhöhung. Du hast ja mehr Samples pro Sekunde und willst weniger haben, also hast Du immer genug Daten zur Verfügung damit nichts interpoliert werden muß.

Beispiel: 96000 : 44100 = 2,17687, also müsste laut meiner Rechnung jedes zweite Sample und zusätzlich alle 7800 Samples ein weiteres erhalten bleiben wenn man von 96kHz auf 44.1kHz runterkonvertiert.

Oder lieg ich da jetzt völlig falsch? Wo sind die SAE-Studenten? ;-)
 
Beispiel: 96000 : 44100 = 2,17687, also müsste laut meiner Rechnung jedes zweite Sample und zusätzlich alle 7800 Samples ein weiteres erhalten bleiben wenn man von 96kHz auf 44.1kHz runterkonvertiert.

So einfach dürfte es nicht gehen. Wenn Du einfach jedes 2. Sample nimmst, dann läuft der File etwa 9% schneller ab bei unveränderter Tonhöhe (96000:44100:2 ergibt etwa 1,09). Wenn man hier und da Samples einfügt, dürfte der Rhytmus leiden :) .

Will man dagegen "echte" 44,1 kHz aus 96 kHz erreichen, dann muss fast jedes Sample interpoliert werden. Mit dem "Reserveraum" von 8 Bit bei einer 24-Bit-Aufnahme wird man kaum einen wahrnehmbaren Qualitätsverlust haben, kann ich mir vorstellen. Aber, wie auch Tsching und Brainsaw (danke für Eure Antworten) meinten, werden die 96 kHz dann zumindest auch wenig bringen, dass dachte ich mir auch so.

Matthias
 
Hi!

Dann ändert aber sich die Geschwindigkeit. :) Dann mußt Du wieder auf normale Geschwindigkeit umrechnen. Oder sehe ich das falsch?

Edit: @matthias Du warst wohl ein Tick schneller und ausführlicher. :)
 
Leute, ihr macht mich ganz wuselig mit eurer Mathematik...;-)

Weil ich grad selbst mal aufm Schlauch stand hab ich mal eben mit Wavelab getestet:

- Einfach eine andere Samplerate in den Audioeigenschaften zu wählen verlängert oder verkürzt die Länge der Audiodatei.

- Über "Samplerate umwandeln" bleibt die Länge gleich.

Ist auch irgendwie logisch: In jeder Wavedatei steht irgendwo im Header die Samplerate, Bittiefe, Mono/stereo, usw. Setzt man nun dort eine andere Samplerate ein, dann wird die Datei nicht mehr mit 96000 Samples pro Sekunde sondern mit 41000 wiedergegeben. Da aber die Anzahl der Samples gleich bleibt dauert die Wiedergabe länger und die Tonhöhe ändert sich auch entsprechend.

@Matthias: Ein einziges Sample ist viel zu kurz um hörbar den Rhythmus zu ändern. Teil mal eine Sekunde durch 44100...;-)
 
eine Sache wurde noch nicht bedacht: beim Runterrechnen von 96 auf 44.1 kHz muß ja auch noch ein schöner, kleiner [g=43]Filter[/g] rein, der alles über ca. 20kHz wegschmeißt.
 
Ich habe noch etwas gegoogelt.....

eine Sache wurde noch nicht bedacht: beim Runterrechnen von 96 auf 44.1 kHz muß ja auch noch ein schöner, kleiner [g=43]Filter[/g] rein, der alles über ca. 20kHz wegschmeißt.

Genau das kann aber auch ein Argument für die 96 kHz-Freaks sein. Wenn ich es recht verstanden habe, muss das Analogsignal vor der Wandlung mit einem Tiefpassfilter von höheren Anteilen befreit werden, da sich deren Periodik sonst in einem niederfrequenten Störsignal niederschlagen könnten (Aliasing). Bei 44,1 kHz läuft ein solcher Fiter noch realtiv nahe an der Hörgrenze (meiner nicht mehr :) ), so dass er je nach [g=44]Flankensteilheit[/g] noch erwünschte hohe Frequenzen mindern könnte.

Ähnliches mag für Effekte/[g=43]Filter[/g] bei der internen Verarbeitung zutreffen, so dass eine 96 kHz Aufnahme doch theoretische Vorteile bieten mag. Ob`s aber praktische Auswirkungen hat...

@Matthias: Ein einziges Sample ist viel zu kurz um hörbar den Rhythmus zu ändern. Teil mal eine Sekunde durch 44100..

Ich bin mir da nicht so sicher.... Zumindest bei Laufzeitunterschieden zwischen beiden Ohren (Richtungsortung) kann der Mensch etwa 0,03 mS bewusst wahrnehmen, das liegt etwa im Bereich der Samplingrate. Da könnte ich mir schon vorstellen, das hier und da eingestreute Samplings, mehr noch periodisch hinzugefügte, den Höreindruck zumindest unterschwelig verändern.

Andererseits.... ob das bei mit menschlicher "Genauigkeit" erzeugter Musik eine Rolle spielt....

Matthias
 
moin.
ich sehe das alles ein wenig anders.
was ist so ein digitales audiosignal?
nehme an 24bit/96kHz: in einer sekunde wird das signal 96000mal abgetastet (fuer den mathematiker: 96000 stuetzstellen der "funktion"), wobei es 2^24 = 16777216 werte annhemen kann.
mit diesen daten kann ich jetzt eine funktion F durch interpolation feststellen.
jetzt reduziere ich die stuetzstellen auf 44100 (=44.1kHz): was passiert?
fuer die interpolation stehen jetzt nurnoch 44100 stuetzstellen zur vefuegung, d.h. nurnoch 44100 punkten ist ein funktionswert (ein wert aus den 24bit) zugeornet, waehrend es vorhin mehr als 2mal soviele waren.
das aendert aber an der interpolation nix wesentliches, sie wird nur ein kleines bischen ungenauer.

am tempo aendert sich auch nix - wenn du ne konvertierung machst, wenn du einfach im projekt die samplerate umstellst natuerlich schon

das war der mathematische ansatz.
belehrt mich, wenn der nicht anwendbar sein sollte

gruesse
henrik
 
na ja, wie ich oben schon mal geschrieben habe: man muß beim Runterrechnen alle Frequenzen über ca. 20kHz rauskriegen, sonsten gibts eben nette kleine Fehler, und das wollen wir ja nicht.
 
moin brainsaw
ich glaube (jetz bin ich mir echt nicht sicher), dass diese frequenzen einfach nichtmehr dargestellt werden koennen und daher einfach wegfallen -> man braucht sich nicht drum zu kuemmern.
aber wie gesagt: das ist jetzt ne vermutung

henrik
 
Jimmy_punk schrieb:
moin brainsaw
ich glaube (jetz bin ich mir echt nicht sicher), dass diese frequenzen einfach nichtmehr dargestellt werden koennen und daher einfach wegfallen -> man braucht sich nicht drum zu kuemmern.
aber wie gesagt: das ist jetzt ne vermutung

henrik

das stimmt nicht: Nimm als Beispiel mal eine Frequenz von 44.1 kHz. Wenn ich diese mit 44.1 KHz Samplingfrequenz abtaste, dann ist sie "weg" (ist zwar noch da, hat aber immer den selben Wert). Wenn du jetzt ein Signal mit 34.1 kHz aufnimmst, dann bekommst du ein Alias-Signal mit einer Frequenz von 10 Khz rein, das im Ursprünglichen Signal nicht vorhanden war. Hab ich von dieser Seite.
 
Dieses und mehr ist ausführlich in dem Buch "das homerecording praxibuch" vom CG Carstensen Verlag beschrieben :-D
 
hallo brainsaw
ok, wo du recht hast, hast du recht.
ich wusste nicht, dass da ne fourier-transformation nen streich spielt.
fuer mich stellt sich im moment die frage, was diese artefakte fuer unser recording bedeuten (ich nehme naemlich meine band im moment mit 24bit/96kHz auf.
habe ich jetzt durch diese artefakte wirklich eine hoerbare beeintraechtigung?

gruesse
henrik
 
na ja, ich glaube nicht, daß man subjektiv was davon wahrnimmt. Die große Frage für mich (mal abgesehen davon, daß mein Equipment nur 48 kHz kann ;) ) ist, ob der beträchtliche Mehraufwand (Speicherplatz, Rechenpower...) es wert ist, die imo nicht hörbaren Klangverbesserungen zu erzielen. Also 24Bit sind ein Muß, aber 96 kHz??
 

für mich wie immer nicht, erstens bräucht ich dann jez mal einen dvd-brenner zum archivieren und ausserdem packt mein RME-[g=60]Wandler[/g] auch nur 48khz und das langt mir auch.

lg
flox
 
moin.
mir wirds bei zukuenftigen aufnahmen auch reichen (vor allem wg des speicherplatzes) und ich ueberlege auch im moment, ob ich nicht die drum- & gitarrentakes noch rumterrechne, bevor ich den rest aufnehme.
mal sehen.
henrik
 
Hi,

Also wenn ich aufnehme, dann achte ich erstmal, dass meine Gitarre gestimmt ist, dann frage ich mich, ob ein Am7 vielleicht besser als Am klingt. Dann höre ich auf Störgeräusche, prüfe, dass ich den Vorverstärker nicht zu laut gestellt habe.

Dann schaue ich, ob meine Gitarre vom Sound her zu den Beats passt. Davor habe ich mich gefragt, ob genug Groove im Beat ist. Dann die Frage, ob überhaupt jemand die Musik, die ich höre, hören will. Dann überlege ich mir, ob die Melodielinien, die ich spiele, eingängig sind.

Dann höre ich vorher noch Aufnahmen anderere Gitarristen und prüfe, ob meine Gitarre damit vergleichbar ist.

Manchmal justiere ich noch die Pickups oder drehe etwas an der Treble Einstellung. Spielen tute ich über ein 8 Jahre altes Korg Effektgerät, obwohl ich genug Knete für ein neues hätt. Aber da hab ich mich an die Sounds gewöhnt.

Und jetzt frage ich mich immer wieder, ob die Leute, die hier über das Nyquist Theorem diskutieren, dieselbe Sorgfalt an den Tag legen, oder ob nicht vielleicht das Pferd von hinten aufgezäumt wird.

Nichts gegen 24bit, aber ich finde es immer wieder erstaunlich, welch lange und ausführliche Diskussionen es gibt, bedenkt man, dass die Bit-Auflösung nur einen mikromikromikrokleinen Anteil am Gesamtprodukt "Song" hat.

gruss
MK
 

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